CN102683647A

CN102683647A - 锂离子电池类石墨烯MoS2/石墨烯复合电极的制备方法

Info

Publication number: CN102683647A
Application number: CN201210187857XA
Authority: CN
Inventors: 陈卫祥; 黄国创; 王臻; 马琳
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-06-08
Also published as: CN102683647B

Abstract

本发明涉及锂离子电池类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极的制备方法，其步骤是：将氧化石墨烯超声分散在去离子水中，搅拌下先加入阳离子表面活性剂，再依次L-半胱氨酸和钼酸钠，将上述得到的混合分散体系转移到水热反应釜中于220-250℃下水热反应24h后，自然冷却，离心收集固体产物，去离子水洗涤，干燥，在氮气/氢气混合气氛中热处理，得到单层或平均层数2-4层的类石墨烯MoS₂与石墨烯的复合纳米材料；将类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料与乙炔黑及聚偏氟乙烯调成糊状物，涂到铜箔上滚压得到电极。本发明工艺简单，不需要消耗有机溶剂，该锂离子电池复合电极具有电化学贮锂比容量高，循环性能稳定和高倍率充放电性能好的优点。

Description

锂离子电池类石墨烯MoS2/石墨烯复合电极的制备方法

技术领域

本发明涉及复合纳米材料的制备方法，尤其涉及锂离子电池类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极制备方法，属于无机复合纳米材料、新能源材料制备领域。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、无记忆效应、环境友好等优异性能, 已经广泛应用于移动电话和笔记本电脑等便携式移动电器。作为动力电池，锂离子电池在电动自行车和电动汽车上也具有广泛的应用前景。目前锂离子电池的负极材料主要采用石墨材料(如：石墨微球、天然改性石墨和人造石墨等)，这些石墨材料具有较好的循环稳定性能，但是其容量较低，石墨的理论容量为372 mAh/g。新一代锂离子电池对电极材料的容量和循环稳定性能提出了更高的要求，不仅要求负极材料具有高的电化学容量，而且具有良好的循环稳定性能和高倍率特性。

MoS₂具有类似石墨的典型层状结构。MoS₂层状结构为三明治的层状结构，其层内是很强的共价键(S-Mo-S)，层间则是较弱的范德华力，层与层之间容易剥离。MoS₂较弱的层间作用力和较大的层间距允许通过插入反应在其层间引入外来的原子或分子。这样的特性使MoS₂材料可以作为插入反应的主体材料。因此，MoS₂是一种有发展前途的电化学储锂和电化学储镁的电极材料(G. X. Wang, S. Bewlay, J. Yao, et al., Electrochem. Solid State, 2004，7：A321；X. L. Li , Y. D. Li, J. Phys. Chem. B, 2004，108：13893.)。1995年Miki等研究了无定形MoS₂的电化学嵌锂和脱锂性能(Y. Miki, D. Nakazato, H. Ikuta, et al., J. Power Sources，1995, 54: 508)，结果发现他们所合成的无定形MoS₂ 粉体中，性能最好的样品的电化学嵌脱锂的可逆容量只有200 mAh/g, 在循环100次以后，其可逆容量下降到100 mAh/g, 为其初始容量的一半。因此，其可逆容量和循环稳定性能还需要进一步改进。合成纳米结构的电活性材料是改善其电化学性能的一个有效途径。Li等[J. Alloys Compounds，2009，471(1-2) 442-447]用离子液体协助的水热方法合成了花状形貌的MoS₂，其电化学贮锂可逆容量达到850 mAh/g，但是其充放电循环稳定性和高倍率充放电特性依然欠佳，有待进一步改善和增强。

最近，单层或少层数的二维纳米材料的研究引起了人们的极大兴趣。石墨烯是目前研究的最多单层二维纳米材料，石墨烯以其独特的二维纳米片结构具有众多独特的物理、化学和力学等性能，具有重要的科学研究意义和广泛的应用前景。石墨烯具有极高的比表面积、高的导电和导热性能、高的电荷迁移率，优异的力学性能。石墨烯作为微纳米电子器件、新能源电池的电极材料、固体润滑剂和新型的催化剂载体的具有广泛的应用前景。石墨烯纳米片及其复合材料的合成及其作为锂离子电池负极材料的研究得到了广泛关注。理论计算表明石墨烯纳米片的两侧可以贮锂，其理论容量为744 mAh/g，是石墨理论容量(372 mAh/g)的两倍。但是也有一些文献报道石墨烯及其复合材料电极的循环性能还有待改善，如：石墨烯与金属氧化物(SnO₂, Sn 或Si纳米粒子复合材料在循环30-50次以后，其容量有大约只有原来的70%左右，这是由于SnO₂, Sn 或Si纳米粒子与石墨烯在微观形貌和晶体结构上存在较大的差异。

石墨烯的发现及其研究也激起了人们对其他无机单层和少层数二维纳米材料的研究兴趣，如：具有单层或少层数过渡金属二硫化物MoS₂和WS₂，这些单层或少层数(平均5层以下)的MoS₂和WS₂被称为类石墨烯MoS₂和WS₂。与体相材料相比，单层或少层数(平均5层以下)类石墨烯结构的MoS₂具有一些新的物理化学和光电性能，单层或少层数的的MoS₂作为锂离子电池负极材料也显示了良好的性能，具有较高的电化学贮锂容量[Xiao Jie, Choi Daiwon, Cosimbescu Lelia, et al., Chemistry of Materials，2010， 22(16): 4522-4524]。但是由于MoS₂本质上是半导体材料，其电子电导率不够高，作为电极材料的应用需要增强其导电性能。

由于单层或少层数MoS₂具有与石墨烯相类似的纳米片形貌（类石墨烯结构），两者在微观形貌和晶体结构上具有很好的相似性。单层或少层数类石墨烯结构的MoS₂和石墨烯都可以作为电化学贮锂电极材料应用。如果将单层或少层数类石墨烯结构的MoS₂与石墨烯复合制备两者的复合材料，石墨烯纳米片的高导电性能可以进一步提高复合材料的导电性能，增强电化学电极反应中的电子传递，可以进一步增强复合材料的电化学性能。另外单层或少层数类石墨烯结构的MoS₂与石墨烯纳米片的复合，石墨烯纳米片的大Π键可以与MoS₂表面电子结构的相互作用，进一步增强电子传递和电荷迁移的能力。因此，这种单层或少层数类石墨烯结构的MoS₂与石墨烯纳米片的复合纳米材料作为电极材料将具有更优异的电化学性能。

但是，到目前为止，单层或少层数类石墨烯结构的MoS₂的制备主要是基于锂离子的插入和剥离的方法，这种方法存在以下缺点：对空气、水分等环境高度敏感，需要消耗大量的有机溶剂，需要较长的时间。从大规模应用考虑，研发一种简单、方便的锂离子电池类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极的制备方法依然是一项具有挑战性和创新的工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极的制备方法。

锂离子电池类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极的制备方法，该复合电极的电化学贮锂活性物质为类石墨烯MoS₂与石墨烯的复合纳米材料，类石墨烯MoS₂为单层或平均层数2-4层的少层数结构的MoS₂，复合电极的组分及其质量百分比含量为：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料80-85%，乙炔黑5-10％，聚偏氟乙烯10％，其中类石墨烯MoS₂与石墨烯的物质量之比为1:1~1:4，其制备包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯超声分散在去离子水中，然后加入阳离子表面活性剂，并充分搅拌；

（2）将L-半胱氨酸和钼酸钠依次加入步骤（1）得到的混合体系中，并不断搅拌使L-半胱氨酸和钼酸钠完全溶解，钼酸钠与L-半胱氨酸用量的物质量之比为1:5，钼酸钠与氧化石墨烯的物质量之比在1:1-1:4；

（3）将步骤（2）得到的混合分散体系转移到水热反应釜中，并加入去离子水调整体积至水热反应釜标称体积的80%，阳离子表面活性剂浓度为0.01-0.03 M，氧化石墨烯的含量为31.25-62.5 mmol/L,将该反应釜放入恒温烘箱里，220-250℃下水热反应24 h后，让其自然冷却至室温，用离心分离收集固体产物，并用去离子水充分洗涤，在100℃下真空干燥；

（4）将上述得到的固体产物在氮气/氢气混合气氛中在800℃下热处理2h，混合气体中氢气的体积比为10%，得到类石墨烯MoS₂与石墨烯的复合纳米材料；

（5）将上述制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料作为电极的活性物质，与乙炔黑及质量浓度5%的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液在搅拌下充分混合调成均匀的糊状物，各组分质量百分比为：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料80-85%，乙炔黑5-10％，聚偏氟乙烯10％，将该糊状物均匀地涂到作为集流体的铜箔上，干燥，滚压得到电极。

上述的氧化石墨烯可采用改进的Hummers 方法制备。

本发明通过改变阳离子表面活性剂及其浓度，可以调整类石墨烯MoS₂与石墨烯复合纳米材料中类石墨烯MoS₂的平均层数。

本发明中，所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，十二烷基三甲基溴化铵，八烷基三甲基溴化铵或四正丁基溴化铵。

本发明通过用阳离子表面活性剂协助的水热途径制备锂离子电池类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极的方法具有以下优点：氧化石墨烯表面和边缘带有很多含氧官能团（如羟基，羰基，羧基），这些含氧官能团使氧化石墨烯更容易地分散在水或有机液体中，但是这些含氧官能团使氧化石墨烯表面带有负电荷，使得氧化石墨烯与带有负电荷的MoS₄ ^2-离子不相容，本发明通过静电作用先将阳离子表面活性剂吸附到氧化石墨烯表面，使其带有部分正电荷，然后再与硫代钼酸铵混合，由于静电作用，MoS₄ ^2-离子就容易与吸附了阳离子表面活性剂的氧化石墨烯相互作用结合在一起，再通过水热反应和随后的热处理就制备得到类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料，类石墨烯MoS₂为单层或平均层数2-4层的少层数的MoS₂，具有类似于石墨烯的结构（类石墨烯），再用所制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料为活性物质制备锂离子电池的复合电极。本发明的方法具有工艺简单、方便的特点，不消耗有机溶剂，所制备的锂离子电池类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极具有高的电化学贮锂比容量，优异的循环性能和好的高倍率特性。

附图说明

图1是类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料的XRD衍射图，图中*为单层MoS₂与单层MoS₂之间的层间距，# 为单层MoS₂与石墨烯之间的层间距；

曲线(a)为实施例1制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料，类石墨烯MoS₂为单层；

曲线(b)为实施例2制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料，类石墨烯MoS₂平均层数为3层；

图2 是为比较例制备的单纯MoS₂材料XRD图；

图3是实施例1制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料SEM形貌；

图4是实施例1制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料HRTEM图；

图5是实施例1制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极的电化学贮锂充放电性能；

图6是实施例2制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极的电化学贮锂充放电性能。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明。

下述实例中的氧化石墨烯采用改进的Hummers 方法制备：在0^oC冰浴下，将5.0-10.0 mmol (0.06-0.12 g)石墨粉搅拌分散到30 mL浓硫酸中，不断搅拌下慢慢加入KMnO₄，所加KMnO₄的质量是石墨粉的4倍，搅拌50分钟，当温度上升至35℃时，慢慢加入50 ml去离子水，再搅拌30分钟，加入15 ml 质量浓度30％的H₂O₂，搅拌30分钟，经过离心分离，依次用质量浓度5％HCl溶液、去离子水和丙酮反复洗涤后得到氧化石墨烯。

实施例1．

1）将2.5 mmol氧化石墨烯超声分散在60 mL去离子水中，再加入1.6 mmol十六烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂，并充分搅拌；

2）接着依次加入0.75g (6.19 mmol)L-半胱氨酸和0.3g (1.24 mmol) 钼酸钠(Na₂MoO₄·2H₂O)，并不断搅拌使L-半胱氨酸和钼酸钠完全溶解；

3）将步骤（2）得到的混合液转移到100 mL的水热反应釜中，并加入去离子水调整体积至80 mL，将该反应釜放入恒温烘箱里，240℃下水热反应24 h后，让其自然冷却至室温，用离心分离收集固体产物，并用去离子水充分洗涤，在100℃下真空干燥；

4）将上述所得到的固体产物在氮气/氢气混合气氛中在800℃下热处理2h，混合气体中氢气的体积比为10%，得到单层类石墨烯结构的MoS₂与石墨烯的复合纳米材料。

用XRD，SEM和HRTEM对热处理后所得到产物进行表征，其XRD衍射图见图1曲线(a)，SEM见图3，HRTEM见图4，表征结果显示最后得到产物为类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料，类石墨烯MoS₂为单层，其中MoS₂与石墨烯物质量之比=1:2；

5）将上述制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料作为电极的活性物质，与乙炔黑及质量浓度5%的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液在搅拌下充分混合调成均匀的糊状物，将该糊状物均匀地涂到作为集流体的铜箔上，120℃下真空干燥，再滚压得到类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极，复合电极中各组分质量百分比为：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料80%，乙炔黑10％，聚偏氟乙烯10％。

电化学贮锂性能测试：

用锂箔作为对电极，电解液为1.0 M LiPF₆ 的 EC/DMC溶液 (1:1 in volume)，隔膜是聚丙稀膜(Celguard-2300)，在充满氩气的手提箱中组装成测试电池，电池恒电流充放电测试在程序控制的自动充放电仪器上进行，充放电电流密度100 mA/g，电压范围0.005~ 3.00 V；高倍率充放电性能的测试：在充放电电流为1000 mA/g时测试其电化学贮锂比容量，作为其高倍率充放电性能的量度。

电化学测试显示：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极的电化学贮锂初始可逆容量为920 mAh/g, 50次循环后容量为1005 mAh/g，显示了高的比容量和优异的循环稳定性能（见图 5）

在大电流充放电时(充放电电流为1000 mA/g)，其容量为795 mAh/g，大大高于石墨材料的理论容量(372 mA/g)，显示了好的高倍率充放电性能。

比较例，制备过程中不添加阳离子表面活性剂和氧化石墨烯，按上述类似方法制备了单纯的MoS₂，具体制备过程如下：

在60 mL去离子水中，依次加入0.75g (6.19 mmol)L-半胱氨酸和0.3 g (1.24 mmol)钼酸钠（Na₂MoO₄·2H₂O），并不断搅拌使L-半胱氨酸和钼酸钠完全溶解，将所得到的混合液转移到100 mL的水热反应釜中，并加入去离子水调整体积至80 mL，将该反应釜放入恒温烘箱里，240℃下水热反应24 h后，让其自然冷却至室温，用离心分离收集固体产物，并用去离子水充分洗涤，在100℃下真空干燥，将所得到的固体产物在氮气/氢气混合气氛中在800℃下热处理2h，混合气体中氢气的体积比为10%，制备得到单层MoS₂与石墨烯的复合纳米材料，其XRD衍射图见图2，XRD表征显示所制备的单纯的MoS₂有很强的（002）面XRD衍射峰，表面所制备的单纯的MoS₂为多层结构，其平均层数为21层。

按上述5）过程制备锂离子电池单纯MoS₂电极，并按同样的方法测试单纯MoS₂电极的电化学贮锂性能。

电化学测试显示：单纯MoS₂电极的电化学贮锂可逆容量为830 mAh/g, 50次循环后容量为380 mAh/g。在大电流充放电时(充放电电流为1000 mA/g)，单层MoS₂/石墨烯复合电极的容量为330 mAh/g。

实施例2．

1）将2.5 mmol氧化石墨烯超声分散在60 mL去离子水中，再加入0.8 mmol十六烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂，并充分搅拌；

4）将上述所得到的固体产物在氮气/氢气混合气氛中在800℃下热处理2h，混合气体中氢气的体积比为10%，得到类石墨烯结构的MoS₂与石墨烯的复合纳米材料。

用XRD，SEM和HRTEM对热处理后所得到产物进行表征，表征结果显示得到产物为类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料，MoS₂与石墨烯物质量比=1:2，XRD衍射图见图1曲线(b)，用图1曲线（b）的XRD中MoS₂的（002）的衍射峰计算类石墨烯MoS₂的平均层数为3层，

按实施例1同样的方法测试复合电极的电化学贮锂性能测试。

电化学测试显示：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料电化学贮锂初始可逆容量为1003 mAh/g, 50次循环后容量为1035 mAh/g，显示了高的比容量和优异的循环稳定性能（见图6）。

在大电流充放电时(充放电电流为1000 mA/g)，其容量为802 mAh/g，大大高于石墨材料的理论容量(372 mA/g)，显示了好的高倍率充放电性能。

实施例3．

1）将2.5 mmol氧化石墨烯超声分散在60 mL去离子水中，再加入1.6 mmol十二烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂，并充分搅拌；

3）将步骤（2）得到的混合液转移到100 mL的水热反应釜中，并加入去离子水调整体积至80 mL，将该反应釜放入恒温烘箱里，250℃下水热反应24 h后，让其自然冷却至室温，用离心分离收集固体产物，并用去离子水充分洗涤，在100℃下真空干燥；

4）将上述所得到的固体产物在氮气/氢气混合气氛中在800℃下热处理2h，混合气体中氢气的体积比为10%，制备得到类石墨烯结构的MoS₂与石墨烯的复合纳米材料。用XRD，SEM和HRTEM对热处理后所得到产物进行表征，表征结果显示得到产物为类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料，类石墨烯MoS₂的平均层数为2层，其中MoS₂与石墨烯物质量之比=1:2；

按实施例1同样的方法测试复合电极的电化学贮锂性能测试。

电化学测试显示：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料电化学贮锂初始可逆容量为970 mAh/g, 50次循环后容量为1020 mAh/g，显示了高的比容量和优异的循环稳定性能。

在大电流充放电时(充放电电流为1000 mA/g)，其容量为792 mAh/g，大大高于石墨材料的理论容量(372 mA/g)，显示了好的高倍率充放电性能。

实施例4．

1）将2.5 mmol氧化石墨烯超声分散在60 mL去离子水中，再加入2.4 mmol十六烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂，并充分搅拌；

2）接着依次加入1.50g (12.38 mmol) L-半胱氨酸和0.6g (2.48 mmol) 钼酸钠(Na₂MoO₄·2H₂O)，并不断搅拌使L-半胱氨酸和钼酸钠完全溶解；

3）将步骤（2）得到的混合液转移到100 mL的水热反应釜中，并加入去离子水调整体积至80 mL，将该反应釜放入恒温烘箱里，245℃下水热反应24 h后，让其自然冷却至室温，用离心分离收集固体产物，并用去离子水充分洗涤，在100℃下真空干燥；

4）将上述所得到的固体产物在氮气/氢气混合气氛中在800℃下热处理2h，混合气体中氢气的体积比为10%，制备得到类石墨烯结构的MoS₂与石墨烯的复合纳米材料。用XRD，SEM和HRTEM对热处理后所得到产物进行表征，表征结果显示得到产物为类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料，类石墨烯MoS₂为单层，其中MoS₂与石墨烯物质量之比=1:1；

按实施例1同样的方法测试复合电极的电化学贮锂性能测试。

电化学测试显示：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料电化学贮锂初始可逆容量为930 mAh/g, 50次循环后容量为950 mAh/g，显示了高的比容量和优异的循环稳定性能。

在大电流充放电时(充放电电流为1000 mA/g)，其容量为730 mAh/g，大大高于石墨材料的理论容量(372 mA/g)，显示了好的高倍率充放电性能。

实施例5．

1）将2.5 mmol氧化石墨烯超声分散在60 mL去离子水中，再加入1.6 mmol八烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂，并充分搅拌；

2）接着依次加入0.75g (6.19mmol) L-半胱氨酸和0.3g (1.24 mmol) 钼酸钠(Na₂MoO₄·2H₂O)，并不断搅拌使L-半胱氨酸和钼酸钠完全溶解；

4）将上述所得到的固体产物在氮气/氢气混合气氛中在800℃下热处理2h，混合气体中氢气的体积比为10%，制备得到单层或少层数类石墨烯结构的MoS₂与石墨烯的复合纳米材料。用XRD，SEM和HRTEM对热处理后所得到产物进行表征，表征结果显示得到产物为类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料，类石墨烯MoS₂的平均层数为3层，其中MoS₂与石墨烯物质量之比=1:2；

5）将上述制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料作为电极的活性物质，与乙炔黑及质量浓度5%的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液在搅拌下充分混合调成均匀的糊状物，将该糊状物均匀地涂到作为集流体的铜箔上，120℃下真空干燥，再滚压得到类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极，复合电极中各组分质量百分比为：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料83%，乙炔黑7％，聚偏氟乙烯10％。

按实施例1同样的方法测试复合电极的电化学贮锂性能测试。

电化学测试显示：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料电化学贮锂初始可逆容量为1020 mAh/g, 50次循环后容量为1002 mAh/g，显示了高的比容量和优异的循环稳定性能。

实施例6．

1）将3.75 mmol 氧化石墨烯超声分散在60 mL去离子水中，再加入1.6 mmol十六烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂，并充分搅拌；

4）将上述所得到的固体产物在氮气/氢气混合气氛中在800℃下热处理2h，混合气体中氢气的体积比为10%。制备得到类石墨烯结构的MoS₂与石墨烯的复合纳米材料，用XRD，SEM和HRTEM对热处理后所得到产物进行表征，表征结果显示得到产物为类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料，类石墨烯MoS₂为单层，MoS₂与石墨烯物质量之比=1:3；

5）将上述制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料作为电极的活性物质，与乙炔黑及质量浓度5%的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液在搅拌下充分混合调成均匀的糊状物，将该糊状物均匀地涂到作为集流体的铜箔上，120℃下真空干燥，再滚压得到类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极，复合电极中各组分质量百分比为：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料85%，乙炔黑5％，聚偏氟乙烯10％。

按实施例1同样的方法测试复合电极的电化学贮锂性能测试。

电化学测试显示：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料电化学贮锂初始可逆容量为910 mAh/g, 50次循环后容量为925 mAh/g，显示了高的比容量和优异的循环稳定性能。

在大电流充放电时(充放电电流为1000 mA/g)，其容量为750 mAh/g，大大高于石墨材料的理论容量(372 mA/g)，显示了好的高倍率充放电性能。

实施例7．

1）将5.0 mmol 氧化石墨烯超声分散在60 mL去离子水中，再加入1.6 mmol十六烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂，并充分搅拌；

4）将上述所得到的固体产物在氮气/氢气混合气氛中在800℃下热处理2h，混合气体中氢气的体积比为10%，制备得到类石墨烯结构的MoS₂与石墨烯的复合纳米材料。用XRD，SEM和HRTEM对热处理后所得到产物进行表征，表征结果显示得到产物为类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料，类石墨烯MoS₂为单层，MoS₂与石墨烯物质量之比=1:4；

5）将上述制备的类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料作为电极的活性物质，与乙炔黑及质量浓度5%的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液在搅拌下充分混合调成均匀的糊状物，将该糊状物均匀地涂到作为集流体的铜箔上，120℃下真空干燥，再滚压得到类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极，复合电极中各组分质量百分比为：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料82%，乙炔黑8％，聚偏氟乙烯10％。

按实施例1同样的方法测试复合电极的电化学贮锂性能测试。

电化学测试显示：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料电化学贮锂初始可逆容量为890 mAh/g, 50次循环后容量为910 mAh/g，显示了高的比容量和优异的循环稳定性能。

在大电流充放电时(充放电电流为1000 mA/g)，其容量为720 mAh/g，大大高于石墨材料的理论容量(372 mA/g)，显示了好的高倍率充放电性能。

实施例8．

1）将2.5 mmol 氧化石墨烯超声分散在60 mL去离子水中，再加入1.6 mmol四丁基溴化铵阳离子表面活性剂，并充分搅拌；

4）将上述所得到的固体产物在氮气/氢气混合气氛中在800℃下热处理2h，混合气体中氢气的体积比为10%，制备得到类石墨烯结构的MoS₂与石墨烯的复合纳米材料，用XRD，SEM和HRTEM对热处理后所得到产物进行表征，表征结果显示最后得到的产物为类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料，类石墨烯MoS₂为单层，MoS₂与石墨烯物质量比=1:2；

按实施例1同样的方法测试复合电极的电化学贮锂性能测试。

电化学测试显示：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合材料电化学贮锂初始可逆容量为972 mAh/g, 50次循环后容量为1012 mAh/g，显示了高的比容量和优异的循环稳定性能。

在大电流充放电时(充放电电流为1000 mA/g)，其容量为780 mAh/g，大大高于石墨材料的理论容量(372 mA/g)，显示了好的高倍率充放电性能。

Claims

1.锂离子电池类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极的制备方法，该复合电极的电化学贮锂活性物质为类石墨烯MoS₂与石墨烯的复合纳米材料，类石墨烯MoS₂为单层或平均层数2-4层的少层数结构的MoS₂，复合电极的组分及其质量百分比含量为：类石墨烯MoS₂/石墨烯复合纳米材料80-85%，乙炔黑5-10％，聚偏氟乙烯10％，其中类石墨烯MoS₂与石墨烯的物质量之比为1:1~1:4，其制备包括以下步骤：

2. 按权利要求1所述锂离子电池类石墨烯MoS₂/石墨烯复合电极的制备方法，其特征在于所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，十二烷基三甲基溴化铵，八烷基三甲基溴化铵或四正丁基溴化铵。